主题：探索量子宇宙——粒子对撞机的任务（1） -- 邪恶本质

爱因斯坦的望远镜

相关问题：

* 空间是否存在额外维度？

* 所有的力是否能统一？

* 为什么有如此众多种类的粒子？

* 中微子在告诉我们什么？

* 宇宙是如何形成的？

[SIZE=5]1931年，Albert Einstein, Edwin Hubble, 和 Walter Adams (从左到右)在南加利福尼亚San Gabrial山脉的Wilson山天文台的100''望远镜前。1929年，Hubble在这里发现了宇宙的膨胀。[/SIZE]

爱因斯坦在他临终的床上，要了笔和纸，继续他关于统一场论的计算。“我很乐观，”他告诉一个朋友，“我想我快完成了。”

和爱因斯坦一样，当代粒子物理学家的梦想是找到一个描述单独的统一的自然力理论。在爱因斯坦之后的一个世纪，LHC和ILC的结合能力有望通向终极理论的道路。

电子-正电子对撞的精确度将让直线对撞机获得扮演能看到远远超过任何粒子加速器所能直接达到的能量范围的望远镜的潜力。作为一个看向远方的望远镜，直线对撞机将能够探索相当于它自身能到达的能量的一万亿倍的超高能区间，物理学家相信在这里所有的自然力统一成为一种。

直线对撞机作为超高能的望远镜的能力建立于过去几十年中发现的物质的量子性质之上。这个来之不易的理解给了物理学家一种测量发生于超过加速器能够达到的能量内的现象的效应的方法。

尽管就当前来说，由于缺乏关于太电子伏特尺度物理的知识，探索超出该范围的远望图景还不明朗。LHC 和 ILC 的数据将拨开物理学家对太电子伏尺度的无知的乌云，并允许直线对撞机扮演探索未知的望远镜。

在目前对宇宙的认识中，大尺度和小尺度的定律并不相洽。是否有可能让引力（关于大尺度的理论）和量子理论（关于小尺度的理论）统一起来，并由此解决这个当代物理学的中心问题呢？

物理学家相信在大爆炸后只存在一种力。当宇宙冷却，这个单独的力分成了四种目前我们已知的力：引力，电磁力，强核力和弱核力。物理学家已经发现这四种力中的三种可以用高度相似的数学定律和原理来描述。然而，在把引力加入这个系统的最后一步中，想法失败了；一些关键的部分遗漏了。

弦理论是最有希望的统一大尺度和小尺度的规律的候选者。该理论认为所有的粒子和力都是微小的振动着的弦。某种振动将弦变成夸克，另一种振动将其变为光子。弦理论带了一系列令人激动的概念，包括超对称和空间的额外维度。在 LHC 最令人激动的可能性中的一个，是它发现已知粒子的超对称伙伴的非常实在的潜力。

理论家还没法预言额外维度——如果它们存在的话——将在哪个能量上出现。直线对撞机的灵敏度将让其成为一个最好的研究量子引力、额外维度以及弦物理的窗口，这些理论是物理学家愿意在相当长的一段时间里面——也许是永远所拥有的。

物理学家可以用直线对撞机去关注这些点，那里力和质量可能由超对称联系统一成为一个包含了大尺度和小尺度的定律的理论。